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2014年3月，天津大學自主研發(fā)的微創(chuàng)外科手術機器人系統(tǒng)“妙手S”在中南大學湘雅三醫(yī)院成功為三位患者進行了胃穿孔修補術和闌尾切除術，標志著該研究成果正式進入臨床試驗階段。 “妙手S”手術機器人突破了人手的極限，機械手臂可以360度自由旋轉(zhuǎn)、擺動，手術操作更為精細、準確。進入人體內(nèi)部的探視鏡頭突破了人眼的極限，可以將手術視野放大數(shù)倍甚至數(shù)十倍，先進的三維成像技術使手術定位更為精確。機器手臂的虛擬力觸覺反饋能力能夠?qū)⑹中g過程中患者的觸覺傳遞給操作醫(yī)生，隨時調(diào)整、制定精確的手術方案。醫(yī)生只

自主設計巡檢機器人機械結構：• 穩(wěn)定性好（機器人重心和軌道重心較為重合）• 柔性貼合軌道（軌道內(nèi)側有8組彈性導向機構輔助導向）• 可快速拆卸（在軌道任意處可將機器人拆分為兩部分）• 可擴展性（上方平臺充分預留空間，可根據(jù)應用場景更換搭載設備） 客戶端采用Web可視化工具IOT Studio進行上位機開發(fā)。上位機界面接入視頻信息以及巡檢機器人狀態(tài)信息，并且可以下發(fā)控制信息，實現(xiàn)了用戶與機器人的遠程交互功能，后期可根據(jù)需求進行擴展，可在界面接入數(shù)據(jù)庫存放檢測信息以及對多臺巡檢機器人進行監(jiān)控。

工業(yè)機器人是智能制造的核心單元之一，但是我國國產(chǎn)工業(yè)機器人及其核心零部件多年來一直受制于人，華南理工大學和廣州數(shù)控設備有限公司合作于2006年開展了工業(yè)機器人的研究和開發(fā)，于2008年8月份研制了第一臺自己的機器人樣機，經(jīng)過多年的產(chǎn)學研合作，通過攻克一系列機器人關鍵技術，研究和開發(fā)了具有完全自主知識產(chǎn)權的系列化工業(yè)機器人，并通過與廣州數(shù)控設備有限公司的長期合作實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化，現(xiàn)公司年產(chǎn)銷自主產(chǎn)權的工業(yè)機器人1000臺套，實現(xiàn)工業(yè)產(chǎn)值近2億元，帶動相關智能制造產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值10億元。使得廣州數(shù)控設備有限公司

系統(tǒng)地研發(fā)和掌握了智能自主機器人高精度運動控制、環(huán)境感知與地圖構建、多視角目標識別與跟蹤、自主定位、導航和路徑規(guī)劃、儀表智能識別以及自動報警、高效人機交互等核心技術和整套系統(tǒng)集成能力。 一、項目分類 重大科學前沿創(chuàng)新 二、成果簡介 系統(tǒng)地研發(fā)和掌握了智能自主機器人高精度運動控制、環(huán)境感知與地圖構建、多視角目標識別與跟蹤、自主定位、導航和路徑規(guī)劃、儀表智能識別以及自動報警、高效人機交互等核心技術和整套系統(tǒng)集成能力。主持研制的鐵路牽引變電站巡檢機器人實現(xiàn)工程化，在西成客專成功、北京地鐵試運行并輻射到地鐵牽引供電、動力發(fā)電等設施的安全監(jiān)控與運營維護和智慧農(nóng)業(yè)應用。鐵路變電所智能機器人巡檢系統(tǒng)主要由智能巡檢機器人、鐵路變電所智能機器人監(jiān)控中心、數(shù)據(jù)的智能處理和機器人充電房等部分組成，具備完全的自主知識產(chǎn)權;具有與鐵路牽引供電SCADA系統(tǒng)無縫連接功能，是引領無人值守牽引變電站新模式的核心裝備之一，該機器人系統(tǒng)解決了鐵路變電站巡檢自動化程度低，人工勞動強度大的問題，同時譜系化該機器人可為城市軌道變電站巡檢提供新模式。

南開大學機器人與信息自動化研究所從1992年開始研制用于生物工程的微操作機器人系統(tǒng)，完成國內(nèi)第一臺樣機，此后的系列樣機，均取得較好的應用效果。此項成果于1999年獲得國內(nèi)最早的微操作機器人系統(tǒng)整體發(fā)明專利，并于2001年12月獲2000年度天津市技術發(fā)明一等獎，2003年3月獲2002年國家技術發(fā)明二等獎。近年來，針對我國在生命科學研究中對自動化精密儀器與設備的迫切需求，在已有研究成果的基礎上，機器人所致力于開發(fā)“面向批量細胞轉(zhuǎn)基因及克隆操作的顯微注射系統(tǒng)”，該系統(tǒng)具有顯微鏡全局視野

1.痛點問題 在食品、醫(yī)藥、新能源、物流及3C等諸多行業(yè)，需要大量對產(chǎn)品進行高速揀選、理料和包裝的機器人。高速機器人已成為分揀和包裝領域中提高效率、降低成本和提升質(zhì)量的核心裝備。國際機器人巨頭ABB和FANUC等引入并聯(lián)構型，憑借基礎零部件優(yōu)勢，開發(fā)的Delta高速并聯(lián)機器人一直處于市場壟斷地位。國產(chǎn)機器人的高性能伺服驅(qū)動和減速器等依賴進口，面臨中低端鎖定的困局。 面向輕量化和智能化的發(fā)展趨勢、及日益復雜多樣的生產(chǎn)需求，剛性機器人在性能方面存在效率低、成本高、功耗高等亟待突破的瓶頸。 2.解決方案 本項目引入高性能索驅(qū)動技術，建立了剛柔融合構型創(chuàng)新設計方法，發(fā)明了一類具有高效率、低成本、低功耗和高精度特性的高速索驅(qū)動并聯(lián)機器人，實現(xiàn)了索驅(qū)動與剛性支鏈的并聯(lián)融合；建立了運動學和動力學性能評價指標體系，形成了從構型設計到性能匹配的一體化優(yōu)化設計理論和方法，保證了機器人本體的優(yōu)異性能；突破了軌跡規(guī)劃和精度保證等關鍵技術，研發(fā)了基于開放構架的高性能控制軟硬件平臺，形成系列化機器人裝備。 基于本項目技術可以建立系列化索驅(qū)動并聯(lián)機器人產(chǎn)品，突破剛性機器人面臨的瓶頸問題，極大降低裝備成本，推動國產(chǎn)機器人性能和市場占有率提升。 合作需求 1）市場對接：自動化系統(tǒng)集成公司、分揀碼垛需求迫切的大型企業(yè)集團； 2）資本對接：具有高端裝備和智能制造背景的投資機構，引導產(chǎn)業(yè)鏈整合； 3）技術合作：具備輕量化高速、超大空間重載、接觸力控制等工況需求的企業(yè)，可與本團隊合作攻關或共同申報、承接國家和省部級項目。

1.痛點問題 擬人化的智能體，在人類生活中開始起到越來越重要的輔助工作、提升生產(chǎn)力和情感交流等作用。具體形式包括實體化的機器人和虛擬的數(shù)字人形象兩種形式。 在實體化的機器人技術中，由于各行業(yè)場景范圍的多樣性，移動機器人的避障問題是阻礙機器人廣泛應用的一大痛點。 （1）基于視覺信息和深度強化學習來解決移動機器人避障問題，會因為仿真數(shù)據(jù)與真實數(shù)據(jù)的較大差別而導致泛化性能不足，使得真實場景下的避障的成功率下降。 （2）目前避障問題中的深度強化學習往往需要針對不同復雜程度的場景重新訓練或者再訓練模型，難以訓練出適用各種密度場景的通用模型。 （3）基于雷達的深度強化學習避障方法受限于成本、功耗和仿真的難度等，往往使用單線雷達。但單線雷達僅能對某個固定的平面進行檢測，如果移動機器人具有較高的高度，只對某個平面檢測無法實現(xiàn)完美的避障。 此外，隨著虛擬形象在金融、文旅、醫(yī)療、零售等領域的推廣與應用，數(shù)字虛擬形象產(chǎn)業(yè)應用路線逐漸清晰，但仍存在產(chǎn)業(yè)鏈相對割裂、產(chǎn)品與需求匹配度低、生產(chǎn)成本高效率低、虛擬形象交互能力弱的問題。 2.解決方案 針對現(xiàn)有技術存在的問題，本成果的解決方案從兩方面入手。首先，在移動機器人避障方面，本成果設計了一種同時結合單線雷達與單目相機的避障方法框架，并設計了新的更有效的深度強化學習模型。其次，本成果還提供一種虛擬形象說話視頻生成方法及系統(tǒng)，使用深度學習方法，基于訓練好的深度神經(jīng)網(wǎng)絡語音模型,對預設音頻文件進行預測處理,通過在說話視頻生成過程中引入三維人臉信息,并結合神經(jīng)網(wǎng)絡模型生成頭部姿勢自然轉(zhuǎn)動且具有個性化說話習慣的說話視頻。上述算法可搭載于通用硬件平臺，構建低成本高效的虛擬形象視頻生成系統(tǒng)。 基于以上科研成果，本項目將致力于國民經(jīng)濟各主流行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，在人工智能、機器學習、計算機視覺技術等領域持續(xù)積累智能場景應用創(chuàng)新技術，結合優(yōu)秀的前沿技術整合與應用開發(fā)融合能力和深厚的市場推廣能力，全力打造智能巡檢/服務/協(xié)作機器人和虛擬人平臺等軟硬件一體化解決方案。以實體機器人并搭載虛擬說話人虛體，通過實體、虛體相結合的方式打造獨一無二、具有全新體驗的智能巡檢/服務/協(xié)作機器人，提高智能巡檢/服務/協(xié)作過程中交互的效率與質(zhì)量。 合作需求 尋求在清潔能源、儲能、新能源等行業(yè)智能運維部門和相關企業(yè)合作，對相關技術進行推廣應用，在清潔能源、儲能、新能源等行業(yè)中部署巡檢/服務/協(xié)作機器人以及虛擬人服務平臺，打造無人值守范例，賦能智能化運維，共同推動行業(yè)進步。

靜脈穿刺采血機器人的創(chuàng)新萌芽在疫情期間誕生。大量的靜脈穿刺操作給一線臨床醫(yī)護人員帶來了不小的工作負擔，甚至可能造成醫(yī)患交叉感染。疫情期間，醫(yī)護人員都穿著厚厚的防護服、帶著雙層手套，還有護目鏡容易起霧，使得扎針難成為一個棘手而普遍的問題，而且近距離接觸，更會極大增加扎針過程醫(yī)護人員感染的可能性。

本項目基于薈萃分析的光源顏色品質(zhì)量化方法研究（國家自然科學基金面上項目），團隊所提出的MCPI, CDM指標在量化光照顏色喜好與光照顏色分辨效果方面，經(jīng)百余組國內(nèi)外視覺實驗案例（本領域最大視覺樣本集）驗證，優(yōu)于領域現(xiàn)有全部30余種光品質(zhì)指標，相關技術處于國際領先水準且技術壁壘堅固。 一、項目分類 關鍵核心技術突破 二、技術分析 截至目前，我國LED照明產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值已逾萬億。在白光照明領域，長期以來國際業(yè)界均將顯色指數(shù)作為行業(yè)衡量光源光色品質(zhì)的標準。然而，由于顯色指數(shù)的提出遠早于LED照明技術普及，導致此項陳舊指標在評價LED光源顯色效果時，存在著嚴重的與視覺不匹配的問題。為此，2015年，國際照明委員會發(fā)表官方聲明，對于顯色指數(shù)在衡量LED光源顯色效果方面存在的缺陷進行強調(diào)。隨后，2019年，該組織將“LED光源顯色性量化問題”設定為國際照明委員會全球戰(zhàn)略研究熱點問題，號召全球?qū)W者共同深入，共同推進白光LED光色效果量化技術發(fā)展。 本研究團隊長期致力于本領域的研究工作，目前承擔LED光色品質(zhì)研究領域唯一國家級研究課題：基于薈萃分析的光源顏色品質(zhì)量化方法研究（國家自然科學基金面上項目），團隊所提出的MCPI, CDM指標在量化光照顏色喜好與光照顏色分辨效果方面，經(jīng)百余組國內(nèi)外視覺實驗案例（本領域最大視覺樣本集）驗證，優(yōu)于領域現(xiàn)有全部30余種光品質(zhì)指標，相關技術處于國際領先水準且技術壁壘堅固。 團隊負責人劉強副教授為武漢大學圖像傳播與印刷包裝研究中心副主任，顏色與圖像研究所所長、兼任國際照明委員會CIE-JTC 16 (D1/D8)技術工作組委員，國際照明委員會CIE-RF03技術工作組委員（該技術委員會為國際照明委員會針對LED光色問題專門設立的國際聯(lián)合研究組織），中國照明學會室內(nèi)照明專業(yè)委員會委員，湖北省照明學會副秘書長等職，擁有豐富的光品質(zhì)開發(fā)經(jīng)驗。

針對高壓/超高壓電場的嚴酷電磁環(huán)境，仿生機器人與控制實驗室將前沿軟體機器人技術與電力行業(yè)的運檢需求相結合，開發(fā)了耐壓增強型先進軟體機器手。該機器手采用柔性聚合物（乙烯/醋酸乙烯酯）和剛性聚合物（聚乳酸）等日常普遍采用的非金屬材料制造，通過低壓氣動驅(qū)動，實現(xiàn)多關節(jié)（3DOF）靈活運動。同時，通過采用耐壓增強處理，該機器手的驅(qū)動控制箱可以承受±1000kV特高壓電壓的嚴酷環(huán)境，并且能夠保持自身運作和與外界通訊的穩(wěn)定。